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C#和.NET中的分布式鎖服務

編輯:關於C#

背景

分布式鎖服務在大家的項目中或許用的不多,因為大家都把排他放在數據庫那一層來擋。當大量的行鎖、表鎖、事務充斥著數據庫的時候,不如換個角度思考問題。一般web應用很多的瓶頸都在數據庫上,這裡給大家介紹的是減輕數據庫鎖負擔的一種方案。

簡介

如果我們的需求很簡單,例如對於用戶的賬戶資金,要保證原子性操作。並且不同的客戶端在同一時間內只能提交一個對象操作。lock、單例?!在單台上還可以,但是大型web項目上,負載均衡是常用的技術手段手段,同一意義的對象可能存在不同的副本,這時我們又如何保證排他操作。數據庫的事務!除了這個,接下來我們引出本章的主題、分布式鎖服務。

一個簡單的鎖服務實現起來並不難,甚至利用memcache很快就能構造一套分布式鎖系統。我們只需要在操作對象時寫入kv鍵值對,操作完畢時釋放kv,在讀取對象時判斷kv中是否有數據就可以了,我們甚至還可以給它一個默認的釋放時間。

這是一種解決方案,但是如果我們的要求更高一點,我們需要權限認證(例如只能來自xxx域名的請求)、需要上下級節點關聯(例如一個用戶的資金賬戶被鎖住,同時鎖住他的購物車、積分等)、需要監視器回調、甚至需要考慮單點故障問題。那麼,蟲子在這裡推薦另一套方案----zookeeper。

zookeeper

官方文檔:http://zookeeper.apache.org/doc/r3.3.2/zookeeperOver.html#ch_DesignOverview

下載:http://zookeeper.apache.org/releases.html

Zookeeper是Hadoop中的一個模塊。是一個分布式的,開源的分布式應用程序協調服務,用它可以來現同步服務,配置維護。

更多的內容大家看文檔吧或者直接網上搜一下,理論性的內容寫多了讓人困。我們直接看實踐。

性能篇

服務器ubuntu (虛擬機一台)

客戶端window2003

服務端安裝好java環境 然後跟著官方的介紹部署

啟動zkserver

我們測試下鎖服務相關的操作

本文URL地址:http://www.bianceng.cn/Programming/csharp/201410/45479.htm

ps:試下本機的windows2003  因為是本地環境 不於上面做對比 僅看看zookeeper本身的數據處理效率

功能篇

張圖就可以介紹完普通功能

再看下watcher

public class MyWatch : IWatcher
    {
        public void Process(WatchedEvent qevent)
        {
            Console.WriteLine("this is MyWatch");
        }    
    }
public class MyWatch2 : IWatcher
    {
        public void Process(WatchedEvent qevent)
        {
            Console.WriteLine("this is MyWatch2");
        }  
    }

創建連接時 new ZooKeeper("192.168.206.129:2181", new TimeSpan(0, 0, 0, 4000), new MyWatch());

檢查是否存在時zk.Exists(Dir, new MyWatch2());

獲取數據時zk.GetData(Dir, new MyWatch2(), stat);

我們再運行一遍之前的demo  去掉delete操作

加上delete操作

本文URL地址:http://www.bianceng.cn/Programming/csharp/201410/45479.htm

淺析

創建連接:

1.獲取服務主機列表

2.設置超時時間

3.注冊客戶端事件

4.以線程安全的方式創建請求連接(啟動客戶端請求隊列,循環隊列基於socket通信、根據請求類型執行不同的請求動作)

請求流程:

構造請求頭、構造request,reponse、構造響應頭、構造Packet對象,packet對象准備好後,把整個對象放入一個outgoingQueue
packet被放入outgoingQueue中,等待SendThread把packet對應的內容發送給server。server處理分3步在doio方法中ReadLength ReadConnectResult ReadResponse,直到ReadResponse方法中確定packet請求結束。

響應流程:

針對心跳的ping請求的resp,針對auth請求的resp,一般接口請求的resp,如果接口請求要求了watcher,當watcher關注的內容有變化時的notification

鎖相關部分API方法:

創建節點:create

demo:zk.Create(Dir, severname.GetBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.Persistent);

其中CreateMode分為4類Persistent、PersistentSequential、Ephemeral、EphemeralSequential

PERSISTENT 創建持久化節點,對應機器關閉連接後節點/數據不會消失

PERSISTENT_SEQUENTIAL 如果PATH是以’/’結尾則以這個PATH作為父節點,創建一個子節點,其子節點名字是一個按先後順序排列的數值;否則創建一個名字是‘/’後面字符加上先後順序排列的數值字符串的節點,同樣創建持久節點

EPHEMERAL 創建瞬時節點,Zookeeper在感知連接機器宕機後會清除它創建的瞬時節點

EPHEMERAL_SEQUENTIAL 穿件瞬時順序節點,和PERSISTENT_SEQUENTIAL一樣,區別在於它是瞬時的

刪除節點 delete

demo :zk.Delete(Dir, -1);

前一個參數代表節點名稱(一般用作路徑),後一個是版本號 -1表示全匹配

查看節點 exists

demo : zk.Exists(Dir, new MyWatch2());

獲取數據 getData

demo :zk.GetData(Dir, new MyWatch2(), stat);

獲取一個節點的數據,可注入watcher

設置數據 setData

demo : zk.SetData(Dir, new byte[1], 1);

獲取下級節點集合 GetChildren

demo :zk.GetChildren(Dir, true);

存儲

znodes類似文件和目錄。但它不是一個典型的文件系統,zookeeper數據保存在內存中,這意味著zookeeper可以實現高吞吐量和低延遲。

watcher

Zookeeper有兩種watches,一種是data watches,另一種是child watches。其中,getData()和exists()以及create()等會添加data watches,getChildren()會添加child watches。而delete()涉及到刪除數據和子節點,會同時觸發data watches和child watches。

詳細可以參考:http://www.geminikwok.com/2011/09/08/%E6%B5%85%E8%B0%88zookeeper-watch%E4%BA%8B%E4%BB%B6/

算法

Paoxs算法 本篇中僅用單台server做demo 改個時間詳細介紹下Paoxs

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